JP2002173703A - 金属粉末焼結体の製造方法 - Google Patents
金属粉末焼結体の製造方法Info
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】金属粉末を用いた乾式の冷間圧縮成形方法にお
いて、乾式の金型プレスにおいて成形時の粉末間及び粉
末と金型間の摩擦を減少させ、キャビティ内での粉末の
流動を良好にすると共に、焼結時に成形体の収縮を可及
的に減少させるような金属粉末焼結体の製造方法を提供
すること。 【解決手段】鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した
成形体を焼結する金属粉末焼結体の製造方法において、
混合パウダーは全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含
み、残余は潤滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パ
ウダーを所定の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金
属粉末焼結体の製造方法であり、さらに、母材の量を減
じて粒径が銅粉末と同じのカーボニル鉄粉を混合した混
合パウダーを用いることもできる。
いて、乾式の金型プレスにおいて成形時の粉末間及び粉
末と金型間の摩擦を減少させ、キャビティ内での粉末の
流動を良好にすると共に、焼結時に成形体の収縮を可及
的に減少させるような金属粉末焼結体の製造方法を提供
すること。 【解決手段】鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した
成形体を焼結する金属粉末焼結体の製造方法において、
混合パウダーは全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含
み、残余は潤滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パ
ウダーを所定の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金
属粉末焼結体の製造方法であり、さらに、母材の量を減
じて粒径が銅粉末と同じのカーボニル鉄粉を混合した混
合パウダーを用いることもできる。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、金属粉末焼結体の
製造方法に関し、特に、鉄粉を用いた成形体の成形時に
鉄粉の流動性を良好にした金属粉末焼結体の製造方法に
関する。
製造方法に関し、特に、鉄粉を用いた成形体の成形時に
鉄粉の流動性を良好にした金属粉末焼結体の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】機械部品の粉末冶金法による製造は複雑
形状の部品を金型により圧縮成形し同一材質、形状の部
品を短時間に多量にできる高生産性と、それに伴う原価
低減が可能なことから、近年においても発展の一途を辿
っている。
形状の部品を金型により圧縮成形し同一材質、形状の部
品を短時間に多量にできる高生産性と、それに伴う原価
低減が可能なことから、近年においても発展の一途を辿
っている。
【0003】金属粉末を圧縮成形する方法には、冷間圧
縮、熱間圧縮、押し出し成形、射出成形などがある。乾
式の冷間圧縮成形は生産性が高く、高強度、寸法精度が
高いなどの利点がある。しかしながら、欠点として、成
形時に粉末により成形体の各部まで均一な成形圧力を付
加できないために、複雑形状の成形が難しいことがあげ
られ、成形可能な形状も限られる。そこで、乾式の金型
プレスにおいて成形時の粉末間及び粉末と金型間の摩擦
を減少させ、キャビティ内での粉末の流動を期待する圧
縮流動成形法を開発している。鉄粉の成形では、鉄微粉
末及びワックスの添加が有効であった。この方法によっ
てこれまで成形が困難であった形状の機械部品を製造で
きる可能性が出てきた。
縮、熱間圧縮、押し出し成形、射出成形などがある。乾
式の冷間圧縮成形は生産性が高く、高強度、寸法精度が
高いなどの利点がある。しかしながら、欠点として、成
形時に粉末により成形体の各部まで均一な成形圧力を付
加できないために、複雑形状の成形が難しいことがあげ
られ、成形可能な形状も限られる。そこで、乾式の金型
プレスにおいて成形時の粉末間及び粉末と金型間の摩擦
を減少させ、キャビティ内での粉末の流動を期待する圧
縮流動成形法を開発している。鉄粉の成形では、鉄微粉
末及びワックスの添加が有効であった。この方法によっ
てこれまで成形が困難であった形状の機械部品を製造で
きる可能性が出てきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように鉄粉の成
形において、鉄微粉末及びワックスの添加を行うことに
より、成形時の粉末間及び粉末と金型間の摩擦を減少さ
せることができるので、ある程度の複雑な形状の成形が
可能となったが、更なる複雑形状に対して所望の寸法精
度を上げられないという欠点があり、さらに、焼結時に
ワックスが飛散するため、成形体の寸法が縮小するとい
う欠点もある。
形において、鉄微粉末及びワックスの添加を行うことに
より、成形時の粉末間及び粉末と金型間の摩擦を減少さ
せることができるので、ある程度の複雑な形状の成形が
可能となったが、更なる複雑形状に対して所望の寸法精
度を上げられないという欠点があり、さらに、焼結時に
ワックスが飛散するため、成形体の寸法が縮小するとい
う欠点もある。
【0005】本発明は、上述のような従来の欠点を解消
しようとするもので、その目的は、金属粉末を用いた乾
式の冷間圧縮成形方法において、乾式の金型プレスにお
いて成形時の粉末間及び粉末と金型間の摩擦を減少さ
せ、キャビティ内での粉末の流動を良好にすると共に、
混合するワックスの量を少なくして焼結時に成形体の収
縮を可及的に減少させるような金属粉末焼結体の製造方
法を提供することにある。
しようとするもので、その目的は、金属粉末を用いた乾
式の冷間圧縮成形方法において、乾式の金型プレスにお
いて成形時の粉末間及び粉末と金型間の摩擦を減少さ
せ、キャビティ内での粉末の流動を良好にすると共に、
混合するワックスの量を少なくして焼結時に成形体の収
縮を可及的に減少させるような金属粉末焼結体の製造方
法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
的を達成するために、本願の請求項1に係る発明では、
鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した成形体を焼結
する金属粉末焼結体の製造方法において、混合パウダー
は全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含み、残余は潤
滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パウダーを所定
の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体
の製造方法を提供する。本発明の請求項2に係る発明で
は、鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した成形体を
焼結する金属粉末焼結体の製造方法において、混合パウ
ダーは、全容量のうち10mass%を銅粉末とカーボニル
鉄粉が占めその内銅粉末は1mass%〜5mass%であり残
余がカーボニル鉄粉であると共に、母材としての鉄粉と
潤滑材からなり、この混合パウダーを所定の形状に圧縮
成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体の製造方法を
提供する。本発明の請求項3に係る発明では、請求項1
又は請求項2に係る発明に加えて、上記銅粉末の粒径
は、母材となる鉄粉の粒径よりも小さいことを特徴とす
る金属粉末焼結体の製造方法金属粉末焼結体の製造方法
を提供する。本願の請求項4に係る発明では、請求項2
に係る発明に加えて、上記カーボニル鉄粉の粒径は、銅
粉末の粒径とほぼ同じであることを特徴とする金属粉末
焼結体の製造方法を提供する。
的を達成するために、本願の請求項1に係る発明では、
鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した成形体を焼結
する金属粉末焼結体の製造方法において、混合パウダー
は全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含み、残余は潤
滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パウダーを所定
の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体
の製造方法を提供する。本発明の請求項2に係る発明で
は、鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した成形体を
焼結する金属粉末焼結体の製造方法において、混合パウ
ダーは、全容量のうち10mass%を銅粉末とカーボニル
鉄粉が占めその内銅粉末は1mass%〜5mass%であり残
余がカーボニル鉄粉であると共に、母材としての鉄粉と
潤滑材からなり、この混合パウダーを所定の形状に圧縮
成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体の製造方法を
提供する。本発明の請求項3に係る発明では、請求項1
又は請求項2に係る発明に加えて、上記銅粉末の粒径
は、母材となる鉄粉の粒径よりも小さいことを特徴とす
る金属粉末焼結体の製造方法金属粉末焼結体の製造方法
を提供する。本願の請求項4に係る発明では、請求項2
に係る発明に加えて、上記カーボニル鉄粉の粒径は、銅
粉末の粒径とほぼ同じであることを特徴とする金属粉末
焼結体の製造方法を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態を、図
面を用いて詳細に説明する。まず、乾式の冷間圧縮成形
に用いる混合パウダーを作成する。該混合パウダーは基
本的に母材の鉄粉からなり、これに少量の添加金属粉と
少量の潤滑材を加える。該混合パウダーの詳細な成分
は、母材としての純鉄粉(KIP304A平均粒径90
μm川崎製鉄)、銅粉末(Cu−HWQ平均粒径5μm、1
0μm福田金属箔粉工業)、カーボニル鉄粉(CF平均
粒径6μmBASF)、潤滑材としてのマイクロワック
ス粉末(MW平均粒径50μm中国精油)および潤滑材
としてのステアリン酸亜鉛粉末(ZnSt平均粒径5μ
m市販品)の選択組み合わせである。混合時間は、時間
経過による粉末の分散状態を確認したこれまでの実験結
果から、5時間とした。なお、母材としての鉄粉の平均
粒径は90μmに限らず、これを80μm〜100μm
の範囲で使用でき、銅粉及びカーボニル鉄粉の粒径も、
1μm〜10μmの範囲で使用できる。
面を用いて詳細に説明する。まず、乾式の冷間圧縮成形
に用いる混合パウダーを作成する。該混合パウダーは基
本的に母材の鉄粉からなり、これに少量の添加金属粉と
少量の潤滑材を加える。該混合パウダーの詳細な成分
は、母材としての純鉄粉(KIP304A平均粒径90
μm川崎製鉄)、銅粉末(Cu−HWQ平均粒径5μm、1
0μm福田金属箔粉工業)、カーボニル鉄粉(CF平均
粒径6μmBASF)、潤滑材としてのマイクロワック
ス粉末(MW平均粒径50μm中国精油)および潤滑材
としてのステアリン酸亜鉛粉末(ZnSt平均粒径5μ
m市販品)の選択組み合わせである。混合時間は、時間
経過による粉末の分散状態を確認したこれまでの実験結
果から、5時間とした。なお、母材としての鉄粉の平均
粒径は90μmに限らず、これを80μm〜100μm
の範囲で使用でき、銅粉及びカーボニル鉄粉の粒径も、
1μm〜10μmの範囲で使用できる。
【0008】上記混合パウダーは金型に充填されて、冷
間圧縮成形される。図1は本発明を実施するための金型
の組み立て図である。図1において、1は基台である。
基台1の上部にはダイ2が載置され、基台1とダイ2と
を貫通する円孔には、円筒状の下部パンチ3が挿通され
ている。下部パンチ3の内部にはコアーロッド4が挿入
されている。
間圧縮成形される。図1は本発明を実施するための金型
の組み立て図である。図1において、1は基台である。
基台1の上部にはダイ2が載置され、基台1とダイ2と
を貫通する円孔には、円筒状の下部パンチ3が挿通され
ている。下部パンチ3の内部にはコアーロッド4が挿入
されている。
【0009】下部パンチ3の上端には、金属粉末焼結体
を一体成形しようとする鉄からなる円柱状の担体5の下
端部が差し込まれている。担体5の中央部には、該焼結
体が掛け止められるためのアンダーカット部6が形成さ
れている。担体5の上部には、円筒状の上部パンチ7が
はめ込まれている。
を一体成形しようとする鉄からなる円柱状の担体5の下
端部が差し込まれている。担体5の中央部には、該焼結
体が掛け止められるためのアンダーカット部6が形成さ
れている。担体5の上部には、円筒状の上部パンチ7が
はめ込まれている。
【0010】上部パンチ7の下端面、ダイ2の内側と担
体5の外面、下部パンチの上端面に囲まれたキャビティ
ー内には、上述の混合パウダー8が所定量充填される。
充填された混合パウダー8は、上部パンチ7への加圧で
圧縮され、アンダーカット部6のある担体5へ片押し成
形される。混合された粉末の成形は、これを金型内に充
填し、単軸の50tonf油圧式プレスにてアンダーカ
ット部のある母材へ成形圧:686MPaで成形し、1
0秒間保持後に離型した。図2は離型した圧縮成形体9
を示す断面図である。該圧縮成形体9は、アンダーカッ
ト部6とリング部10を有する。なお、担体5の母材は
SS400を用いた。また、離型時の成形体表面の剥離
防止、金型とパンチの摩擦低減と保護のために、金型と
パンチにステアリン酸亜鉛アルコール溶液を塗布した。
体5の外面、下部パンチの上端面に囲まれたキャビティ
ー内には、上述の混合パウダー8が所定量充填される。
充填された混合パウダー8は、上部パンチ7への加圧で
圧縮され、アンダーカット部6のある担体5へ片押し成
形される。混合された粉末の成形は、これを金型内に充
填し、単軸の50tonf油圧式プレスにてアンダーカ
ット部のある母材へ成形圧:686MPaで成形し、1
0秒間保持後に離型した。図2は離型した圧縮成形体9
を示す断面図である。該圧縮成形体9は、アンダーカッ
ト部6とリング部10を有する。なお、担体5の母材は
SS400を用いた。また、離型時の成形体表面の剥離
防止、金型とパンチの摩擦低減と保護のために、金型と
パンチにステアリン酸亜鉛アルコール溶液を塗布した。
【0011】この圧縮過程において、キャビティー内の
混合パウダーは、混合された銅粉末の直径が鉄粉の約1
0分の1乃至20分の1であり、これが鉄粉に対して潤
滑材の役目を果たすため、鉄粉は、その粉末間及び粉末
と金型間の摩擦を減少させ、金型キャビティー内で加圧
流動成形が極めて円滑に行われて、混合パウダーはアン
ダーカット部6の隅々まで行き渡る。
混合パウダーは、混合された銅粉末の直径が鉄粉の約1
0分の1乃至20分の1であり、これが鉄粉に対して潤
滑材の役目を果たすため、鉄粉は、その粉末間及び粉末
と金型間の摩擦を減少させ、金型キャビティー内で加圧
流動成形が極めて円滑に行われて、混合パウダーはアン
ダーカット部6の隅々まで行き渡る。
【0012】焼結は、アンモニア分解ガス雰囲気にて行
い、550℃で30分の脱ロウ後、1150℃で30分
間保持した。銅粉末を1〜10mass%の範囲で添加し、
焼結体の外観を観察したところ、リング部高さ方向と比
較して半径方向に大きな焼結体の膨張が見られた。顕微
鏡で観察した結果、3mass%以上では母材との部分的な
剥離が観察され、5mass%以上では剥離が確認できた。
このような予備実験の結果、母材と焼結体の剥離はアウ
トサート成形が不可能と判断し、銅粉末の添加量は1〜
5mass%とした。
い、550℃で30分の脱ロウ後、1150℃で30分
間保持した。銅粉末を1〜10mass%の範囲で添加し、
焼結体の外観を観察したところ、リング部高さ方向と比
較して半径方向に大きな焼結体の膨張が見られた。顕微
鏡で観察した結果、3mass%以上では母材との部分的な
剥離が観察され、5mass%以上では剥離が確認できた。
このような予備実験の結果、母材と焼結体の剥離はアウ
トサート成形が不可能と判断し、銅粉末の添加量は1〜
5mass%とした。
【0013】銅粉末Cuとカーボニル鉄粉CFの添加量
は合計で10mass%となるように配合した。マイクロワ
ックス粉末MWとステアリン酸亜鉛粉末ZnStはそれ
ぞれ1mass%添加した。図3に5μmと10μmの銅粉
末による焼結体の密度を測定した結果を示す。各配合に
おいて、10μmの銅粉末を添加した場合よりも5μm
の場合が高密度となった。リング部の密度は粒径による
差はほとんど見られない。しかしながらアンダーカット
部は密度の差が確認できる。これは、成形時の圧粉過程
で、リング部は形状的に粉末の流動が容易であるため、
測定できるほどの密度差は現れなかったと考えられる。
しかし、アンダーカット部は成形圧が伝わりにくく、圧
粉が困難であるために、粉末の圧縮流動性の差が明確に
現れたものと考えられる。よって、複雑形状の金型を使
用するときには、銅粉末の粒径が5μmのものを使用し
た。
は合計で10mass%となるように配合した。マイクロワ
ックス粉末MWとステアリン酸亜鉛粉末ZnStはそれ
ぞれ1mass%添加した。図3に5μmと10μmの銅粉
末による焼結体の密度を測定した結果を示す。各配合に
おいて、10μmの銅粉末を添加した場合よりも5μm
の場合が高密度となった。リング部の密度は粒径による
差はほとんど見られない。しかしながらアンダーカット
部は密度の差が確認できる。これは、成形時の圧粉過程
で、リング部は形状的に粉末の流動が容易であるため、
測定できるほどの密度差は現れなかったと考えられる。
しかし、アンダーカット部は成形圧が伝わりにくく、圧
粉が困難であるために、粉末の圧縮流動性の差が明確に
現れたものと考えられる。よって、複雑形状の金型を使
用するときには、銅粉末の粒径が5μmのものを使用し
た。
【0014】次に、銅粉末Cu1〜5mass%に対しカー
ボニル鉄粉CFの添加量の最適値を決定するため焼結体
の部分密度の変化を測定した。その結果を図4に示す。
カーボニル鉄粉CFの添加により密度は上昇し、部分密
度の差は少なくなっている。また、カーボニル鉄粉CF
の添加による密度の最大値は、各銅紛量においてそれぞ
れ異なっている。銅粉末の添加量で比較すると、銅粉末
1mass%ではカーボニル鉄粉CF9mass%、銅粉末2ma
ss%ではカーボニル鉄粉CF8mass%、銅粉末3mass%
ではカーボニル鉄粉CF7mass%となっている。このよ
うな結果から、添加した銅紛末が成形時の流動に関係し
ていることを示している。本発明外ではあるが、銅紛末
を添加しない場合、混合パウダー内に含めることができ
るカーボニル鉄粉CFの添加量の最大値は10mass%で
あることを考えると、使用している銅紛末の粒径がカー
ボニル鉄粉CFの粒径とほぼ同じであることから、成形
時に銅粉末はカーボニル鉄粉CFと同じ効果が得られる
ことが考えられる。添加する銅粉末を微粉とすることで
アンダーカット部は高密度化できる。また、銅粉末の添
加量による密度の差が生じており、焼結時による収縮、
膨張量の差が原因である。
ボニル鉄粉CFの添加量の最適値を決定するため焼結体
の部分密度の変化を測定した。その結果を図4に示す。
カーボニル鉄粉CFの添加により密度は上昇し、部分密
度の差は少なくなっている。また、カーボニル鉄粉CF
の添加による密度の最大値は、各銅紛量においてそれぞ
れ異なっている。銅粉末の添加量で比較すると、銅粉末
1mass%ではカーボニル鉄粉CF9mass%、銅粉末2ma
ss%ではカーボニル鉄粉CF8mass%、銅粉末3mass%
ではカーボニル鉄粉CF7mass%となっている。このよ
うな結果から、添加した銅紛末が成形時の流動に関係し
ていることを示している。本発明外ではあるが、銅紛末
を添加しない場合、混合パウダー内に含めることができ
るカーボニル鉄粉CFの添加量の最大値は10mass%で
あることを考えると、使用している銅紛末の粒径がカー
ボニル鉄粉CFの粒径とほぼ同じであることから、成形
時に銅粉末はカーボニル鉄粉CFと同じ効果が得られる
ことが考えられる。添加する銅粉末を微粉とすることで
アンダーカット部は高密度化できる。また、銅粉末の添
加量による密度の差が生じており、焼結時による収縮、
膨張量の差が原因である。
【0015】
【表1】混合パウダーの成分表
【0016】図5は上記表1に示す成分の配合による混
合パウダーA粉末、B粉末、C粉末(銅とカーボニル鉄
粉CFの割合はCu1mass%−CF9mass%、Cu2ma
ss%−CF8mass%、Cu3mass%−CF7mass%)に
よる銅粉末の添加量と焼結体の部分密度の関係を示す。
銅紛の添加量が増えると全体的に密度の低下が観測され
た。リング部密度はA粉末、B粉末、C粉末の順に高
く、アンダーカット部密度はC粉末、B粉末、A粉末の
順となった。比較的成形が容易なリング部の密度はA粉
末が最も高くなったのは、粉末の理論密度が最も高いた
めである。B、C粉末は理論密度では同じで、成形性の
差による結果が現れている。アンダーカット部の密度は
各粉末間に大きな差となって現れ、マイクロワックス粉
末MW、およびカーボニル鉄粉CFを添加することで粉
末の圧縮流動性が大きく向上した結果である。
合パウダーA粉末、B粉末、C粉末(銅とカーボニル鉄
粉CFの割合はCu1mass%−CF9mass%、Cu2ma
ss%−CF8mass%、Cu3mass%−CF7mass%)に
よる銅粉末の添加量と焼結体の部分密度の関係を示す。
銅紛の添加量が増えると全体的に密度の低下が観測され
た。リング部密度はA粉末、B粉末、C粉末の順に高
く、アンダーカット部密度はC粉末、B粉末、A粉末の
順となった。比較的成形が容易なリング部の密度はA粉
末が最も高くなったのは、粉末の理論密度が最も高いた
めである。B、C粉末は理論密度では同じで、成形性の
差による結果が現れている。アンダーカット部の密度は
各粉末間に大きな差となって現れ、マイクロワックス粉
末MW、およびカーボニル鉄粉CFを添加することで粉
末の圧縮流動性が大きく向上した結果である。
【0017】光学顕微鏡による観察 図6に焼結体の母材とアンダーカット部の断面の光学顕
微鏡による断面状態を示し、その内(a)はA粉末の焼
結体のもの、(b)はC粉末の焼結体のものを示す。図
6(a)、(b)に示す断面状態図はアンダーカット部
の加圧側で、A、C粉末ともに銅粉末Cu3mass%の結
果である。A粉末では、アンダーカット部の内部に向か
ってクラックが入っているのが確認できる。また、母材
直下のアンダーカット部には、気孔が多く存在してお
り、クラックを境にしてリング部側の焼結体には気孔は
少ない。C粉末による結果は、気孔の多いアンダーカッ
ト側の焼結体と、気孔の少ないリング部側の焼結体の境
界が確認できる。気孔が多く見られる母材直下の部分
は、他の焼結部に比べて密度が低く、鉄紛は圧粉されて
いないと考える。加圧された粉末がアンダーカット部の
内部へ流動する経路はこのクラックによって2分され、
母材直下の低密度域の発生は塑性加工におけるデッドメ
タル領域と同様に粉末の流動が停止した結果と考えられ
る。C粉末における境界は、A粉末に比べアンダーカッ
ト内部に向かって傾斜しており、流動性が向上している
ことを示している。また、C粉末における銅粉末Cu1
mass%の焼結体の断面を図7に示しており、同じC粉末
でも銅の量の多いCu3mass%でクラックが抑制できて
いることが分かる。
微鏡による断面状態を示し、その内(a)はA粉末の焼
結体のもの、(b)はC粉末の焼結体のものを示す。図
6(a)、(b)に示す断面状態図はアンダーカット部
の加圧側で、A、C粉末ともに銅粉末Cu3mass%の結
果である。A粉末では、アンダーカット部の内部に向か
ってクラックが入っているのが確認できる。また、母材
直下のアンダーカット部には、気孔が多く存在してお
り、クラックを境にしてリング部側の焼結体には気孔は
少ない。C粉末による結果は、気孔の多いアンダーカッ
ト側の焼結体と、気孔の少ないリング部側の焼結体の境
界が確認できる。気孔が多く見られる母材直下の部分
は、他の焼結部に比べて密度が低く、鉄紛は圧粉されて
いないと考える。加圧された粉末がアンダーカット部の
内部へ流動する経路はこのクラックによって2分され、
母材直下の低密度域の発生は塑性加工におけるデッドメ
タル領域と同様に粉末の流動が停止した結果と考えられ
る。C粉末における境界は、A粉末に比べアンダーカッ
ト内部に向かって傾斜しており、流動性が向上している
ことを示している。また、C粉末における銅粉末Cu1
mass%の焼結体の断面を図7に示しており、同じC粉末
でも銅の量の多いCu3mass%でクラックが抑制できて
いることが分かる。
【0018】以上のことから、アンダーカット部のある
母材に純鉄粉に銅粉末、カーボニル鉄粉CF、マイクロ
ワックス粉末MW、ステアリン酸亜鉛ZnStを混合し
た粉末を用いてアウトサート複合部を成形後に焼結した
結果、以下の様な結果を得た。 (1)5μmと10μmの銅粉末による焼結体の密度測
定を行った結果、粒径による密度差が確認され、より微
細な5μmの添加により高密度となった。 (2)純鉄粉に添加する銅紛を微粉末とし、さらにカー
ボニル鉄粉CF、マイクロワックス粉末MWを添加する
ことにより混合パウダーはアンダーカット部へ流動し、
焼結体のアンダーカット部の密度が高くなり、部分密度
の差が少なくなる。 (3)光学顕微鏡により断面を観察した結果、アンダー
カット上部に低密度域が認められ、高密度域との境界が
観察された。 (4)低密度域と高密度域の境界線は、銅粉末Cuとス
テアリン酸亜鉛ZnSt粉を結合したA粉末に比べ、銅
粉末Cu、カーボニル鉄粉CFおよびステアリン酸亜鉛
ZnSt粉を混合したC粉末の焼結体ではアンダーカッ
ト部内部側へ傾いており、成形時における流動性が良い
様子が観察された。また、同じC粉末でも銅粉末Cu1
mass%より、銅粉末Cu3mass%でクラックが抑制でき
ていた。
母材に純鉄粉に銅粉末、カーボニル鉄粉CF、マイクロ
ワックス粉末MW、ステアリン酸亜鉛ZnStを混合し
た粉末を用いてアウトサート複合部を成形後に焼結した
結果、以下の様な結果を得た。 (1)5μmと10μmの銅粉末による焼結体の密度測
定を行った結果、粒径による密度差が確認され、より微
細な5μmの添加により高密度となった。 (2)純鉄粉に添加する銅紛を微粉末とし、さらにカー
ボニル鉄粉CF、マイクロワックス粉末MWを添加する
ことにより混合パウダーはアンダーカット部へ流動し、
焼結体のアンダーカット部の密度が高くなり、部分密度
の差が少なくなる。 (3)光学顕微鏡により断面を観察した結果、アンダー
カット上部に低密度域が認められ、高密度域との境界が
観察された。 (4)低密度域と高密度域の境界線は、銅粉末Cuとス
テアリン酸亜鉛ZnSt粉を結合したA粉末に比べ、銅
粉末Cu、カーボニル鉄粉CFおよびステアリン酸亜鉛
ZnSt粉を混合したC粉末の焼結体ではアンダーカッ
ト部内部側へ傾いており、成形時における流動性が良い
様子が観察された。また、同じC粉末でも銅粉末Cu1
mass%より、銅粉末Cu3mass%でクラックが抑制でき
ていた。
【0019】本発明を上述の実施の形態により説明した
が、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
あり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除する
ものではない。
が、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
あり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除する
ものではない。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した成形体を焼結
する金属粉末焼結体の製造方法において、混合パウダー
は全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含み、残余は潤
滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パウダーを所定
の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体
の製造方法であり、さらに、母材の量を減じて粒径が銅
粉末と同じのカーボニル鉄粉を混合した混合パウダーを
用いた金属粉末焼結体の製造方法であるので、混合パウ
ダーを圧縮成形する際に、銅粉末が有効な潤滑材とな
り、気化する潤滑材が少ないにも関わらず、鉄粉が型の
隅々まで行き渡り、複雑形状であってもひび割れが少な
く部分密度の差の少ない圧縮成形体が得られる。従って
これを焼結したとき、収縮が少なく、寸法誤差の少ない
焼結圧縮成形体を得ることができる。
鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した成形体を焼結
する金属粉末焼結体の製造方法において、混合パウダー
は全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含み、残余は潤
滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パウダーを所定
の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体
の製造方法であり、さらに、母材の量を減じて粒径が銅
粉末と同じのカーボニル鉄粉を混合した混合パウダーを
用いた金属粉末焼結体の製造方法であるので、混合パウ
ダーを圧縮成形する際に、銅粉末が有効な潤滑材とな
り、気化する潤滑材が少ないにも関わらず、鉄粉が型の
隅々まで行き渡り、複雑形状であってもひび割れが少な
く部分密度の差の少ない圧縮成形体が得られる。従って
これを焼結したとき、収縮が少なく、寸法誤差の少ない
焼結圧縮成形体を得ることができる。
【図1】図1は、本発明を実施するための金型の組み立
て図である。
て図である。
【図2】図2は、焼成後焼結炉から取り出された担体と
これに成形された鉄粉の圧縮成形体を示す断面図であ
る。
これに成形された鉄粉の圧縮成形体を示す断面図であ
る。
【図3】図3は、5μmと10μmの銅粉末による焼結
体の密度を測定した結果を示す特性図である。
体の密度を測定した結果を示す特性図である。
【図4】図4は、複数種の焼結体の各部分密度を示す特
性図である。
性図である。
【図5】図5は、銅粉末の添加量と焼結体の部分密度の
関係を示す特性図である。
関係を示す特性図である。
【図6】図6は、焼結体の拡大断面図を示し、(a)は
A粉末の焼結体のもの、(b)はB粉末の焼結体のもの
を示す。
A粉末の焼結体のもの、(b)はB粉末の焼結体のもの
を示す。
【図7】図7は、混合パウダーとしてC粉末を用い、銅
粉末を1mass%とした場合の焼結体拡大断面図である。
粉末を1mass%とした場合の焼結体拡大断面図である。
1・・・・・基台 2・・・・・ダイ 3・・・・・下部パンチ 4・・・・・コアーロッド 5・・・・・担体 6・・・・・アンダーカット部 7・・・・・上部パンチ 8・・・・・混合パウダー 9・・・・・圧縮成形体 10・・・・・リング部
Claims (4)
- 【請求項1】鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した
成形体を焼結する金属粉末焼結体の製造方法において、
混合パウダーは全容量のうち1〜5mass%の銅粉末を含
み、残余は潤滑材と母材となる鉄粉が占め、この混合パ
ウダーを所定の形状に圧縮成形した成形体を焼結する金
属粉末焼結体の製造方法。 - 【請求項2】鉄粉を母材とする混合パウダーを圧縮した
成形体を焼結する金属粉末焼結体の製造方法において、
混合パウダーは、全容量のうち10mass%を銅粉末とカ
ーボニル鉄粉が占めその内銅粉末は1mass%〜5mass%
であり残余がカーボニル鉄粉であると共に、母材として
の鉄粉と潤滑材からなり、この混合パウダーを所定の形
状に圧縮成形した成形体を焼結する金属粉末焼結体の製
造方法。 - 【請求項3】上記銅粉末の粒径は、母材となる鉄粉の粒
径よりも小さいことを特徴とする請求項1又は請求項2
に記載の金属粉末焼結体の製造方法。 - 【請求項4】上記カーボニル鉄粉の粒径は、銅粉末の粒
径とほぼ同じであることを特徴とする請求項2に記載の
金属粉末焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000367576A JP2002173703A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 金属粉末焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000367576A JP2002173703A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 金属粉末焼結体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002173703A true JP2002173703A (ja) | 2002-06-21 |
Family
ID=18837975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000367576A Pending JP2002173703A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 金属粉末焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002173703A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009263724A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Honda Motor Co Ltd | 焼結原料粉末および焼結体の製造方法 |
-
2000
- 2000-12-01 JP JP2000367576A patent/JP2002173703A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009263724A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Honda Motor Co Ltd | 焼結原料粉末および焼結体の製造方法 |
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